FISICA - DINAMICA - FUERZAS MECANICAS ESPECIALES UTILIZADAS EN EL ESTUDIO DE LA CINETICA

PROFE JN El canal del ingeniero

29 Feb 202018:56

Summary

TLDREl video explica detalladamente cómo identificar y dibujar las fuerzas que actúan sobre los objetos en diferentes situaciones. Comienza con ejemplos básicos como el peso de un cuerpo y la fuerza normal, y luego introduce otras fuerzas como la tensión, la fricción y la fuerza en los resortes. Se describen tanto las fórmulas para calcular algunas de estas fuerzas como las formas de representarlas en diagramas. Además, se diferencia entre tipos de rozamiento (estático y dinámico) y se muestra cómo las fuerzas cambian dependiendo de las condiciones del objeto y su entorno.

Takeaways

📉 El peso de un objeto es la primera fuerza fundamental, siempre representada con una flecha vertical apuntando hacia el centro de la Tierra.
🐘 En ausencia de aire, objetos como una persona, una pluma y un elefante caerían al mismo ritmo debido a la gravedad.
⚖️ La fuerza normal es perpendicular a la superficie sobre la que descansa un objeto y es una reacción a la fuerza del peso.
🪢 La tensión es una fuerza que se presenta en cuerdas y actúa para sostener objetos, evitando que caigan.
🌀 La fricción o fuerza de rozamiento aparece cuando dos superficies están en contacto y se opone al movimiento relativo entre ellas.
🚗 La fricción estática es mayor que la fricción dinámica, lo que explica por qué es más difícil iniciar el movimiento de un objeto que mantenerlo en movimiento.
🌍 El peso de un objeto en la Tierra se calcula multiplicando la masa por 9.8 m/s², que es la aceleración debida a la gravedad.
🧲 La fórmula para la fricción es el coeficiente de rozamiento (μ) multiplicado por la fuerza normal.
🛠️ Los resortes ejercen una fuerza elástica proporcional a la deformación del resorte, según la constante de elasticidad del mismo.
⚙️ La constante de elasticidad de un resorte indica qué tan difícil o fácil es comprimir o estirar el resorte, variando entre objetos más flexibles y otros más rígidos.

Q & A

¿Qué sucede con tres objetos de diferente peso (una pluma, una persona y un elefante) cuando caen en ausencia de aire?
-En ausencia de aire, los tres objetos caerían exactamente a la misma velocidad, independientemente de su peso.
¿Cuál es la única fuerza que actúa sobre un cuerpo en caída libre?
-La única fuerza que actúa es el peso del cuerpo, que es la fuerza gravitacional o gravedad.
¿Cómo se representa el peso de un cuerpo en un diagrama de fuerzas?
-El peso siempre se representa con una flecha vertical apuntando hacia el centro de la Tierra o el planeta donde se encuentre.
¿Por qué las flechas que representan el peso de diferentes objetos tienen tamaños distintos?
-El tamaño de la flecha varía según el peso del objeto. Por ejemplo, la pluma tiene una flecha pequeña porque pesa menos, mientras que el elefante tiene una flecha más grande debido a su mayor peso.
¿Cómo se calcula el peso de un cuerpo?
-El peso se calcula multiplicando la masa del cuerpo por la gravedad del planeta en el que se encuentra. En la Tierra, la gravedad es de aproximadamente 9,8 m/s².
¿Qué es la fuerza normal y cómo se dibuja en un diagrama de fuerzas?
-La fuerza normal es la fuerza que ejerce una superficie sobre un objeto que está apoyado en ella. Se dibuja como una flecha perpendicular a la superficie de apoyo, formando un ángulo de 90 grados.
¿Qué sucede con la fuerza normal cuando un objeto está en el aire?
-Cuando un objeto está en el aire, no existe fuerza normal, ya que esta solo aparece cuando hay contacto con una superficie.
¿Qué es la tensión y en qué situaciones aparece?
-La tensión es la fuerza que se genera en una cuerda cuando sostiene un objeto. Aparece siempre que haya una cuerda o cable que esté soportando un objeto.
¿Qué es la fuerza de rozamiento o fricción y cómo se calcula?
-La fuerza de rozamiento es la fuerza que se genera entre dos superficies en contacto. Se calcula como el producto del coeficiente de rozamiento (μ) y la fuerza normal.
¿Cómo afecta la deformación de un resorte a la fuerza que ejerce?
-La fuerza que ejerce un resorte es proporcional a su deformación. Cuanto más se deforme (ya sea estirándolo o comprimiéndolo), mayor será la fuerza que ejerza para recuperar su forma original.

Outlines

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🧲 Introducción a las Fuerzas Gravitacionales

El primer párrafo introduce el concepto de fuerzas mecánicas, comenzando con la gravedad. Se explica cómo objetos de diferentes tamaños, como un elefante, una persona y una pluma, caen a la misma velocidad en ausencia de aire. Se aclara que la única fuerza presente en esta caída libre es el peso del cuerpo, que siempre se representa con una flecha vertical hacia el centro de la Tierra. El peso de los cuerpos varía según su masa y se calcula multiplicando la masa por la gravedad. El valor del peso en la Tierra es 9,8 m/s².

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📐 Fuerza Normal y su Relación con las Superficies

Este párrafo explica la fuerza normal, la cual es perpendicular a la superficie sobre la que se apoya un objeto. Se menciona que esta fuerza forma un ángulo de 90 grados con la superficie y siempre apunta hacia afuera. Se contrasta con el peso, que siempre es vertical. La fuerza normal depende de la superficie y no hay fórmula específica para calcularla, sino que se deduce en función de otras fuerzas.

10:04

🎯 Fuerza de Tensión y Fuerza de Rozamiento

Se introduce la fuerza de tensión, la cual aparece cuando un objeto está sostenido por una cuerda. Esta fuerza actúa hacia arriba en la dirección de la cuerda, contrarrestando el peso del objeto. También se menciona la fuerza de rozamiento o fricción, que ocurre cuando dos superficies están en contacto. Se explica cómo el rozamiento se reduce con la introducción de objetos como balines, haciendo más fácil el movimiento de los cuerpos. La fórmula para calcular la fuerza de fricción es el coeficiente de rozamiento (miu) multiplicado por la fuerza normal.

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⚖️ Coeficientes de Rozamiento y su Impacto en el Movimiento

Se discuten las diferencias entre el rozamiento estático y dinámico, destacando que el estático es mayor, lo que hace más difícil iniciar el movimiento de un objeto. Un ejemplo cotidiano es empujar un carro: al principio se requiere más fuerza para moverlo, pero una vez en movimiento, es más fácil mantenerlo. Se presentan ejemplos de coeficientes de fricción entre diferentes materiales, como el caucho y el pavimento, donde el coeficiente estático es mayor que el dinámico. Esto explica por qué es más difícil mover un carro con el freno de mano puesto.

🌀 Fuerza en los Resortes: Elasticidad y Deformación

El último párrafo aborda la fuerza elástica, enfocándose en los resortes. Se describe cómo los resortes ejercen una fuerza proporcional a su deformación, medida como la diferencia entre la longitud inicial y la final tras aplicar una carga. La fuerza del resorte se calcula como el producto de la constante de elasticidad del resorte por la deformación. Se explica que la constante de elasticidad varía según la dureza del resorte, y que la fuerza que ejerce un resorte cambia a medida que se deforma más.

Mindmap

Keywords

💡Fuerza de gravedad

La fuerza de gravedad es la atracción que la Tierra ejerce sobre los objetos, haciendo que estos caigan hacia su centro. En el video se menciona que el peso de un objeto, que es un tipo de fuerza gravitacional, siempre actúa de manera vertical hacia el centro del planeta. Un ejemplo es cuando el elefante, la persona y la pluma caen a la misma velocidad en ausencia de aire, demostrando que la gravedad actúa de manera uniforme sobre todos los cuerpos independientemente de su peso.

💡Peso

El peso es la fuerza con la que un objeto es atraído hacia el centro de la Tierra, y se calcula multiplicando la masa del objeto por la gravedad del planeta donde se encuentra. En el video, se explica que el peso siempre se representa con una flecha vertical que apunta hacia abajo. Por ejemplo, el elefante, la persona y la pluma tienen pesos diferentes, pero todos caen a la misma velocidad en ausencia de aire.

💡Fuerza normal

La fuerza normal es una fuerza de reacción que ejerce una superficie sobre un objeto que está apoyado en ella, siempre perpendicular a la superficie. En el video, se ilustra cómo esta fuerza actúa en un plano inclinado, formando un ángulo de 90 grados con la superficie. Esta fuerza es fundamental para el equilibrio de los cuerpos que están en contacto con superficies.

💡Tensión

La tensión es la fuerza que aparece en las cuerdas cuando se usan para sostener un objeto, evitando que este caiga. En el video, se menciona que la tensión actúa hacia arriba a lo largo de la cuerda y es la responsable de impedir que una masa suspendida caiga. No hay una fórmula directa para calcularla, sino que se deduce de las otras fuerzas involucradas.

💡Fuerza de rozamiento

La fuerza de rozamiento o fricción es la resistencia que se genera cuando dos superficies están en contacto y se oponen al movimiento relativo entre ellas. En el video, se explica cómo esta fuerza puede dificultar el desplazamiento de un objeto, como en el ejemplo de una caja que se intenta mover sobre una superficie. Además, se detalla que la fricción puede ser estática (cuando el objeto no se mueve) o dinámica (cuando el objeto está en movimiento).

💡Plano inclinado

El plano inclinado es una superficie que forma un ángulo con respecto al suelo, lo que modifica la dirección de las fuerzas que actúan sobre un objeto que está sobre él. En el video, se utiliza el plano inclinado para explicar cómo la fuerza normal ya no es vertical como el peso, sino que se orienta perpendicularmente a la superficie del plano inclinado.

💡Coeficiente de rozamiento

El coeficiente de rozamiento es una constante que representa la cantidad de fricción entre dos superficies. En el video, se menciona que este valor varía según los materiales en contacto y se utiliza para calcular la fuerza de rozamiento multiplicándolo por la fuerza normal. Se dan ejemplos de diferentes coeficientes, como el del caucho sobre pavimento y el acero sobre hielo.

💡Fuerza elástica

La fuerza elástica es la fuerza que ejercen los resortes o bandas elásticas cuando se deforman, ya sea por estiramiento o compresión. En el video, se explica que esta fuerza se calcula multiplicando la constante de elasticidad del resorte por la cantidad de deformación sufrida. Cuanto más se deforma el resorte, mayor es la fuerza que ejerce para regresar a su estado original.

💡Movimiento

El movimiento se refiere al cambio de posición de un objeto con respecto a un punto de referencia. En el video, se habla de cómo el rozamiento afecta el movimiento de un objeto, como cuando se empuja una caja sobre una superficie rugosa. Se ilustra que es más difícil iniciar el movimiento (rozamiento estático) que mantenerlo una vez que el objeto ya está en movimiento (rozamiento dinámico).

💡Deformación

La deformación es el cambio en la forma o tamaño de un objeto cuando se le aplica una fuerza. En el video, se usa el ejemplo de un resorte que se estira cuando se le añade una masa, lo que provoca una deformación. Esta deformación es crucial para calcular la fuerza elástica, ya que es directamente proporcional a la cantidad de estiramiento o compresión que experimenta el resorte.

Highlights

Explicación de la fuerza mecánica y cómo se relaciona con la gravedad.

Experimento de la pluma, persona y elefante en ausencia de aire para demostrar la igualdad de caída.

Representación gráfica de la fuerza peso con flechas verticales.

Importancia de la dirección vertical de la fuerza peso y su relación con el centro de la Tierra.

Diferenciación entre el peso de objetos de diferentes masas y cómo se representa en diagramas.

Fórmula para calcular el peso (m * g) y su aplicación en objetos terrestres.

Introducción a la fuerza normal y su relación con la superficie de apoyo.

Representación de la fuerza normal en diagramas y su perpendicularidad a la superficie.

Ejemplo práctico de la fuerza normal en un libro sobre una mesa.

Diferenciación entre la fuerza normal y la fuerza peso en un plano inclinado.

Explicación de la tensión en cuerdas y su dirección.

Importancia de la tensión en la suspensión de objetos en el aire.

Fuerza de fricción y su dependencia de la superficie de contacto.

Diferenciación entre la fricción estática y la fricción dinámica.

Fórmula para calcular la fuerza de fricción (μ * N) y su aplicación.

Ejemplo de cómo la fricción afecta el movimiento de un objeto en un plano inclinado.

Fuerza elástica en resortes y su relación con la deformación y la constante elasticidad.

Cálculo de la fuerza en resortes y su variación con la deformación.

Importancia de la constante elasticidad en la rigidez de un resorte.